MAKALAH PENYELESAIAN TUGAS

MATAKULIAH KINETIKA DAN KATALISIS

NAMA PRAKTIKAN NIM

SIGIT PURWANTO

ABDUL AZIS

DTM ARI HAMDANI

110405029

130405005

130405009

GILANG RAMADHAN

ABDI SYAHPUTRA HARAHAP

MUHAMMAD BAIRUNI

130405013

130405018

130405030

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2015

Soal latihan kuliah 1

1. Proses penuraian N2O5 menghasilkan persamaan:

2N2O5 4NO2 + O2

Jika laju penguraian N2O5 sebesar 4,2x10-7

hitunglah laju pembentukan pada:

a. NO2

b. O2

Penyelesaian:

2N2O5 4NO2 + O2

aA + bB rR + sS

rA = 4,2x10-7

M/s

rR = -8,4x10-7

M/s

-8,4x10-7

M/s

rs = -2,1x10-7

M/s

-2,1x10-7

M/s

2. Diberikan reaksi sebagai berikut :

A + B 2C

Berikut data reaksinya :

t, sec 0 5 10 15 20 25

[B], 10-3

M 5 4 3 2 1 0

a. Tentukan Penguraian B

b. Tentukan laju pembentukan C

Penyelesaian :

Tebak reaksi orde satu

Tidak tepat karena seharusnya orde satu garis lurus

Time

(s)

CB

(10-3

M)

0 5 0

5 4 0.223143551

10 3 0.510825624

15 2 0.916290732

20 1 1.609437912

25 0 0

Tebak reaksi orde dua

Harusnya kurva garis lurus

Tebak reaksi orde n

T, detik CB CB end tF log tF log CB0

0 5 4 05=5 0.69897 0.69897

5 4 3.2 59=4 0.60206 0.60206

10 3 2.4 1013=3 0.477121 0.477121

15 2 1.6 1517=2 0.30103 0.30103

20 1 0.8 2021=1 0 0

25 0 0 0 0 0

Time

(s)

CB

(10-3

M)

0 5 0.2

5 4 0.25

10 3 0.33

15 2 0.5

20 1 1

25 0 0

sehingga Slope :

Selanjutnya k kita masukkan ke persamaan sehingga:

Soal latihan kuliah 2

1. Energi aktivasi pirolisis dari biomassa lignoselulosa adalah 190-210 kJ/mol.

Seberapa cepatkah dekomposisi pada 350oC dibandingkan pada 300

oC ?

Penyelesaian :

Diketahui :

E = 190-210 kJ/mol = 200.000 J/mol

T1 = 350oC = 623 K

T2 = 300oC = 573 K

R = 8,314 J/mol K

Dari persamaan Arrhenius

2. Hydrogen peroxide decomposes 17,5 times as rapidly as at 20 oC than at 50

oC.

Find the activation energy for this decomposition.

Penyelesaian :

Dik : t1 = 17,5 T1 = 293 K

t2 = 1 T2 = 323 K

2,8622 =

30E = 2252060,951

E = 75068,69835 J/mol

3. The following data were measured for the reaction of nitric oxide with hydrogen:

2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g)

Experiment

Number

[NO]

(M)

[H2]

(M)

Initial Rate

(x 10-3

M/s)

1

2

3

0,10

0,10

0,20

0,10

0,20

0,30

1,23

2,46

14,76

(a). Determine the rate law for this reaction.

(b). Calculate the rate constant.

(c). Calculate the rate when [NO] = 0,050 M and [H2] = 0,160 M

Penyelesaian :

2NO(g) + 2H2(g) N2(g) + 2H2O(g)

Rate flow = k[NO]2[H2]

Experiment

Number

[NO]

(M)

[H2]

(M)

Initial Rate

(x 10-3

M/s)

1

2

3

0,10

0,10

0,20

0,10

0,20

0,30

1,23

2,46

14,76

a) Bandingkan 2 data diatas

Sehingga rate flow =

b) Subtitusikan data yang dikiri ke rate flow pada rate 2

[NO] = 0,1 [N2] = 0,2 Initial rate = 2,46

Rate = k ([NO]2[H2])

1

c) [NO] = 0,05 M dan [H2] = 0,160 M

Rate = k [NO]2[H2]

= 1,23 (0,05)2(0,16)

= 4,92 x 10-4

4. Untuk reaksi :

Direncanakan akan menggunakan mekanisme reaksi berikut untuk menghasilkan

reaksi diatas :

a. Apakah mekanisme yang direncanakan akan sesuai untuk menghasilkan

reaksi yang diinginkan ?

b. Tentukan molecularity dari setiap langkah mekanisme ?

c. Temukan yang bertindak sebagai intermediete

Penyelesaian :

a.

b. molecularity

Step 1 Unimolekuler

Step 2 Bimolekuler

c. Intermediet Mo(CO)5

Mo(CO)6 Mo(CO)5+ CO

Mo(CO)5+P(CH3)3 Mo(CO)5P(CH3)3

Mo(CO)6+P(CH3)3 Mo(CO)5P(CH3)3 + CO

Mo(CO)6 Mo(CO)5+ CO

Mo(CO)5+P(CH3)3 Mo(CO)5P(CH3)3

Mo(CO)6+P(CH3)3 Mo(CO)5P(CH3)3 +

CO

5. Langkah awal pada reaksi bromin adalah

Tentukan hubungan [Br(g)] dengan [Br2(g)]

Penyelesaian :

Untuk menentukan hubungan konsentrasi Br dengan Br2, kita dapat menganggap

bahwa laju diatas setimbang, maka

k1 [Br2] = k-1 [Br]2

[Br] = ( [Br2])1/2

6. Berikut oksidasi fasa gas dari HBr dengan O2 :

4HBr(g) + O2(g) ------> 2H2O(g) + 2Br2(g)

Jika dianggap reaksi orde 1 terhadap HBr dan orde 1 terhadap O2, kemudian

direncanakan beberapa mekanisme, yakni

HBr + O2 HOOBr (1)

HBr +HOOBr 2HOBr (2)

HBr +HOBr H2O + Br2 (3)

a) Jelaskan bagaimana reaksi yang direncanakan diatas dapat

menghasilkan reaksi yang diinginkan !

Jawab :

Langkah pertama adalah mengalikan setiap koefisien stokiometri pada step

ke-3 dengan 2, akan menghasilkan persamaan sebagai berikut :

HBr +HOBr ------> H2O + Br2

X 2

2HBr +2HOBr ------>2H2O + 2Br2

Setelah itu, persamaan di atas di jumlahkan ke step 1 dan 2 untuk

mendapatkan persamaan reaksi oksidasi diatas :

2HBr + 2HOBr + HBr + O2+ HBr + HOOBr----->2H2O + 2Br2+ HOOBr +

2HOBr

Maka terbukti bahwa penjumlahan atau pun penambahan reaksi elementer

akan menghasilkan reaksi keseluruhan sebagai berikut :

4HBr(g) + O2(g) ------> 2H2O(g) + 2Br2(g)

b) Berdasarkan hukum laju, tentukan laju yang sesuai.

Maka dalam hal ini yang menjadi laju pentuan untuk reaksi keseluruhan

adalah terdapat pada step 1, yaitu :

HBr + O2 HOOBr ………………….k

r = k [HBr][ O2]

c) Jelaskan intermediet pada mekanisme reaksi yang direncanakan.

Intermediate adalah reaksi antara atau prantara yang dihasilkan pada langkah

sebelumnya dan dipakai pada step selanjutnya untuk menghasilkan produk,

tetapi senyawa tersebut tidak menjadi produk.

Dalam hal ini yang mendadi zat intermedit adalah : HOOBr yang terbentuk

pada step (1), bereaksi di step (2) dan HOBr yang terbentuk pada step (2),

dan bereaksi pada step (3).,

7. N2O5 (g) and NO (g) react to form NO (g) according to stoichiometric equation

N2O5 NO2 + NO3

NO3 + NO 2 NO2

NO3 is an unstable intermediate. Show that at the early stages of reaction, the

rate of disappearance of N2O5 is first-order

Penyelesaian :

N2O5 NO2 + NO3* (laju maju = k1 ,laju balik = k2)

NO* + NO3

* 2 NO2 (laju maju = k3)

Maka,

Dengan menggunakan pendekatan steady-state untuk NO3* dan NO

* maka:

Dimasukkan kepersamaan atas:

Dimasukkan ke persamaan awal:

Dari persamaan ini, dapat dilihat bahwa penyebut suku kanan menyerupai

k2[NO2] sehingga apabila dijumlahkan seluruhnya akan menyisakan C.k1[N2O5]

dimana C ini merupakan angka yang cukup kecil namun tidak dapat diabaikan

dan memiliki pangkat 1. Maka karena itu dapatlah dibuktikan bahwa reaksi

tersebut berorde satu.

8. Penelitian menunjukkan bahwa komposisi reaksi homogeny ozon dengan laju

–ro3= k [ O3 ]2 [O2]

-1

a. Apakah reaksi seluruhnya

b. 2 langkah mechanism untuk menerangkan mekanisme

Penyelesaian :

a. Reaksi proses ozon

2 O3 3 O2

b. Mekanisme di atas

Step 1 : O3 O2 + O

Step 2 : O3 + O*

O2

Step 1 : O3 O2 + O

-r CO3 = = - k1 [O3]

rCO3 * = k-1 [O3] [O*]

Step 2 : O3 + O* 2 O2

-rCO3 = = k2 [O3][O*]

Step 2:

+ 2

= [ ]

Maka laju reaksi

ro = - + -

karena adalah intermediet (radikal bebas) maka sangat kecil

o

Maka:

rO= - [ ] + [ ][ ] - [ ][ ] O

[ ] = [ ][ ] + [ ][ ]

[ ]=

Selanjutnya [ ] di substitusikan kepersamaan laju reaksi r

= - [ ] + [ ][O]

= - [ ] + ( [ ]) [O]

= - [ ] + ( [ ])

=

Maka laju reaksi rCO3 adalah

rCO3 = = -k1[ O3 ] + k-1 [O2] [O] – k2 [O3] [ O ]

Dan dua langkah reaksi diatas didapat laju reaksi untuk O*

Step 1 :

= k1 [O3]

= k-1 [O2] [O*]

Dari kedua reaksi diatas dapat diasumsikan

k1>>k2dan k-1>>k2

sehingga dari reaksi diperoleh:

k-1>> k2 , k-1 [ O3] >> k2 [ O2]

Maka: k-1 [O2] + r2 [O3] k-1 [O2]

Maka dari persamaan:

= -

Menjadi

= -

= -

Bila diasumsikan:

= k

Maka

= - k

Jika dimodifikasi,

- = - k

- = k

9. Perhatikan mekanisme reaksi berikut

A + x B + x

B C + D K2

a. carilah persamaan laju [A]

b. carilah persamaan laju [B]

c. buktikan bahwa persamaan laju [A] pada steady-state adalah = -k1[A][X]

Penyelesaian :

a. Persamaan laju kimia untuk [A]

A + x B + x - = k1[A][X]

B + x A + x K2 = k-1[B][X]

Maka

rA = = -k1[A][X] + k-1[B][X]

b. Persamaan laju kimia untuk [B]

A + x k1

B + x

= k1[A][X]

B + x k-1

A + x

= k-1[B][X]

B k2

C + D

= k2[B]

Maka

rB = k1 [A][X]- k-1[B][X]- k2[B]

c. Buktikan bahwa laju [A] jika dianggap steady-state adalah

dimana,

dari harga rB dapat diperoleh persamaan [B] untuk disubstitusikan

kepersamaan rA.

karena B sebagai intermediet, maka harga rB ~ 0

0 = k1 [A][X]- k-1[B][X]- k2[B]

Substitusikan persamaan [B] ke persamaan rA, sehingga

Jika k-1 terlalu kecil, maka

10. Menurut informasi yang tersedia pada beberapa karton susu, kehomogenan susu

akan terjaga:

1/3 hari pada 80oF

1/2 hari pada 70oF

1 hari pada 60oF

2 hari pada 50oF

10 hari pada 40oF

24 hari pada 32oF

Hitunglah energi aktivasi untuk proses pembusukan susu.

Penyelesaian:

Konversi hari

1 x 24 jam = 24 jam x 60 = 1440 menit

2 x 24 jam = 48 jam x 60 = 2880 menit

10 x 24 jam = 240 jam x 60 = 14400 menit

24 x 24 jam = 576 jam x 60 = 34560 menit

Konversi suhu

E = 242622,0149

E = 1110731,834

E = 96048,05521

E = 82326,44815

E = 56184,64847

E = 242622,0149 + 1110731,834 + 96048,05521 + 82326,44815 + 56184,64847

=1587913,001